Таблица Менделеева
Пятница, 07.08.2020, 01:13
Меню сайта

Категории раздела
Щелочные металлы [6]
Щелочноземельные металлы [6]
Переходные металлы [38]
Легкие металлы [11]
Полуметаллы [7]
Галогены [6]
Инертные газы [7]
Неметаллы [7]
Актиноиды [15]
Лантаноиды [15]

Вход на сайт

Поиск
Случайные элементы:
Московий (лат. Moscovium)
МАГНИЙ (лат. Magnesium)
КЮРИЙ (лат. Curium)
ТЕЛЛУР (лат. Tellurium)
Коперниций (лат. Copernicium)

Статистика

Новости, новости Беларуси, последние новости, новости мира на Uvaga.By
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Главная » Статьи » Элементы » Легкие металлы

ОЛОВО (лат. Stannum)

ОЛОВО (лат. Stannum)

 

Общие сведения

Химический элемент таблицы Менделеева, металл.
Символ элемента: Sn.
Атомный номер: 50.
Положение в таблице: 5-й период, группа - IVА(14).
Относительная атомная масса: 118,710.
Степени окисления: +2 и +4.
Валентности: II и IV.
Электроотрицательность: 1,96.
Электронная конфигурация: [Kr]5s25p2.
Природное олово состоит из девяти стабильных нуклидов с массовыми числами 112 (в смеси 0,96% по массе), 114 (0,66%), 115 (0,35%), 116 (14,30%), 117 (7,61%), 118 (24,03%), 119 (8,58%), 120 (32,85%), 122 (4,72%), и одного слабо радиоактивного олова-124 (5,94%).124 Sn — бета-излучатель, его период полураспада очень велик и составляет T 1/2 = 1016 –1017 лет.

 

Строение атома

Число электронов: 50.
Число протонов: 50.
Радиус нейтрального атома: 0,158 нм.
Радиусы иона Sn2+ 0,118 нм и иона Sn 4+0,069 нм (координационное число 6).
Энергии последовательной ионизации атома 7,344 эВ, 14,632, 30,502, 40,73 и 721,3 эВ.

 

История открытия

Когда человек впервые познакомился с оловом точно сказать нельзя. Олово и его сплавы известны человечеству с древнейших времен. Упоминание об олове есть в ранних книгах Ветхого Завета. Сплавы олова с медью, так называемые оловянные бронзы, по-видимому, стали использоваться более чем за 4000 лет до нашей эры. А с самим металлическим оловом человек познакомился значительно позже, примерно около 800 года до нашей эры. Из чистого олова в древности изготовляли посуду и украшения, очень широко применяли изделия из бронзы.

Нахождение в природе

Олово — редкий рассеянный элемент, по распространенности в земной коре олово занимает 47-е место. Содержание олова в земной коре составляет, по разным данным, от 2·10 -4до 8·10 –3 % по массе. Основной минерал олова — касситерит (оловянный камень) SnO 2 , содержащий до 78,8 % олова. Гораздо реже в природе встречается станнин (оловянный колчедан) — Cu 2 FeSnS 4 (27,5 % Sn).

Получение

Для добычи олова в настоящее время используют руды, в которых его содержание равно или немного выше 0,1%. На первом этапе руду обогащают (методом гравитационной флотации или магнитной сепарации). Таким образом удается повысить содержание олова в руде до 40-70%. Далее проводят обжиг концентрата в кислороде для удаления примесей серы и мышьяка. Затем полученный таким образом оксид SnO 2 восстанавливают углем или алюминием (цинком) в электропечах:
SnO 2+ C = Sn + CO 2 .
Особо чистое олово полупроводниковой чистоты готовят электрохимическим рафинированием или методом зонной плавки.

Физические и химические свойства

Простое вещество олово полиморфно. В обычных условиях оно существует в виде бета-модификации (белое олово), устойчивой выше 13,2°C. Белое олово — это серебристо-белый, мягкий, пластичный металл, обладающий тетрагональной элементарной ячейкой, параметры a=0.5831, c=0.3181 нм. Координационное окружение каждого атома олова в нем — октаэдр. Плотность бета-Sn 7,29 г/см3 . Температура плавления 231,9°C, температура кипения 2270°C.
При охлаждении, например, при морозе на улице, белое олово переходит в альфа-модификацию (серое олово). Серое олово имеет структуру алмаза (кубическая кристаллическая решетка с параметром а = 0,6491 нм). В сером олове координационный полиэдр каждого атома — тетраэдр, координационное число 4. Фазовый переход бета-Sn >альфа-Sn сопровождается увеличением удельного объема на 25,6%, что приводит к рассыпанию олова в порошок. В старые времена наблюдавшееся во время сильных холодов рассыпание оловянных изделий называли «оловянной чумой». В результате этой «чумы» пуговицы на обмундировании солдат, их пряжки, кружки, ложки рассыпались, и армия могла потерять боеспособность.
Из-за сильного различия структур двух модификаций олова разнятся и их электрофизические свойства. Так, бета-Sn — металл, а альфа-Sn относится к числу полупроводников. Ниже 3,72 К альфа-Sn переходит в сверхпроводящее состояние. Стандартный электродный потенциал E°Sn 2+ /Sn равен –0.136 В, а E пары °Sn4+ /Sn2+ 0.151 В. При комнатной температуре олово, подобно соседу по группе германию, устойчиво к воздействию воздуха или воды. Такая инертность объясняется образованием поверхностной пленки оксидов. Заметное окисление олова на воздухе начинается при температурах выше 150°C:
Sn + O 2= SnO 2 .
При нагревании олово реагирует с большинством неметаллов. При этом образуются соединения в степени окисления +4, которая более характерна для олова, чем +2. Например:
Sn + 2Cl 2= SnCl 4
С концентрированной соляной кислотой олово медленно реагирует:
Sn + 4HCl = SnCl 4+ H 2
Возможно также образование хлороловянных кислот составов HSnCl 3 , H 2 SnCl 4 и других, например:
Sn + 3HCl = HSnCl 3+ 2H 2
В разбавленной серной кислоте олово не растворяется, а с концентрированной реагирует очень медленно. Состав продукта реакции олова с азотной кислотой зависит от концентрации кислоты. В концентрированной азотной кислоте образуется оловянная кислота b -SnO 2 ·nH 2 O (иногда ее формулу записывают как H 2 SnO 3 ). При этом олово ведет себя как неметалл:
Sn + 4HNO 3 конц. =b -SnO 2 ·H 2 O + 4NO 2+ H 2 O
При взаимодействии с разбавленной азотной кислотой олово проявляет свойства металла. В результате реакции образуется соль нитрат олова(II):
3Sn + 8HNO 3 разб. = 3Sn(NO 3 ) 2 + 2NO + 4H 2 O.
При нагревании олово, подобно свинцу, может реагировать с водными растворами щелочей. При этом выделяется водород и образуется гидроксокомплекс Sn(II), например:
Sn + 2KOH +2H 2 O = K2 [Sn(OH) 4 ] + H2
Гидрид олова — станнан SnH 4— можно получить по реакции:
SnCl 4 + Li[AlH 4 ] = SnH4 + LiCl + AlCl 3 .
Этот гидрид весьма нестоек и медленно разлагается уже при температуре 0°C. Олову отвечают два оксида SnO 2(образующийся при обезвоживании оловянных кислот) и SnO. Последний можно получить при слабом нагревании гидроксида олова(II) Sn(OH) 2 в вакууме:
Sn(OH) 2= SnO + H 2 O
При сильном нагреве оксид олова(II) диспропорционирует:
2SnO = Sn + SnO 2
При хранении на воздухе монооксид SnO постепенно окисляется:
2SnO + O 2= 2SnO 2 .
При гидролизе растворов солей олова(IV) образуется белый осадок — так называемая альфа-оловянная кислота:
SnCl 4 + 4NH 3 + 6H2 O = H 2 [Sn(OH)6 ] + 4NH 4 Cl.
H 2 [Sn(OH) 6 ] = -SnO2 ·nH 2 O (осадок) + 3H 2 O.
Свежеполученная альфа-оловянная кислота растворяется в кислотах и щелочах:
a -SnO 2 ·nH2 O + KOH = K 2 [Sn(OH) 6 ],
a -SnO 2 ·nH2 O + HNO 3 = Sn(NO3 ) 4 + H2 O.
При хранении альфа-оловянная кислота стареет, теряет воду и переходит в бета-оловянную кислоту, которая отличается большей химической инертностью. Данное изменение свойств связывают с уменьшением числа активных HO–Sn группировок при стоянии и замене их на более инертные мостиковые –Sn–O–Sn– связи. При действии на раствор соли Sn(II) растворами сульфидов выпадает осадок сульфида олова(II):
Sn 2++ S2– = SnS
Этот сульфид может быть легко окислен до SnS 2 раствором полисульфида аммония:
SnS + (NH 4 ) 2S 2 = SnS 2 + (NH4 ) 2 S
Образующийся дисульфид SnS 2 растворяется в растворе сульфида аммония (NH 4 ) 2 S:
SnS 2 + (NH 4 )2 S = (NH 4 )2 SnS 3 .
Четырехвалентное олово образует обширный класс оловоорганических соединений, используемых в органическом синтезе, в качестве пестицидов и других.

Применение

Важное применение олова — лужение железа и получение белой жести, которая используется в консервной промышленности. Для этих целей расходуется около 33% всего добываемого олова. До 60% производимого олова используется в виде сплавов с медью, медью и цинком, медью и сурьмой (подшипниковый сплав, или баббит), с цинком (упаковочная фольга) и в виде оловянно-свинцовых и оловянно-цинковых припоев. Олово способно прокатываться в тонкую фольгу — станиоль, такая фольга находит применение при производстве конденсаторов, органных труб, посуды, художественных изделий. Олово применяют для нанесения защитных покрытий на железо и другие металлы, а также на металлические изделия (лужение). Дисульфид олова SnS 2 применяют в составе красок, имитирующих позолоту («сусальное золото»). Искусственный радионуклид олова 119 Sn — источник гамма-излучения в мессбауэровской спектроскопии.

Физиологическая роль

О роли олова в живых организмах практически ничего не известно. В теле человека содержится примерно (1-2)· 10–4 % олова, а его ежедневное поступление с пищей составляет 0,2-3,5 мг. Олово представляет опасность для человека в виде паров и различных аэрозольных частиц, пыли. При воздействии паров или пыли олова может развиться станноз — поражение легких. Очень токсичны некоторые оловоорганические соединения. Временно допустимая концентрация соединений олова в атмосферном воздухе 0,05 мг/м3 , ПДК олова в пищевых продуктах 200 мг/кг, в молочных продуктах и соках — 100 мг/кг. Токсическая доза олова для человека — 2 г.
 
Категория: Легкие металлы | Добавил: ischavliuga (24.10.2017)
Просмотров: 562 | Рейтинг: 0.0/0

Посмотрите также:

Московий (лат. Moscovium)
МАГНИЙ (лат. Magnesium)
КЮРИЙ (лат. Curium)
ТЕЛЛУР (лат. Tellurium)
Коперниций (лат. Copernicium)

Последние новости:

Древнейшие кристаллы помогли узнать истинный возраст магнитного поля Земли
Очередная проверка emdrive
На Земле гораздо больше рек и озер, чем думали ученые
Ученые выяснили, сколько нужно людей для полета к планете Проксима b
Биологи выделили клетку, из которой можно восстановить всё тело

Мы в телеграмм

Всего комментариев: 0
avatar
(С)Обратная связь © 2020 Каталог сайтов Всего.RU Каталог сайтов OpenLinks.RU Бесплатный каталог AddsSites, регистрация сайтов.